1大坝安全监控理论与应用-绪论

大坝安全监控理论与应用郑东健 教授 博士生导师

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——大坝安全监控理论与应用 ——

绪 论

大坝安全监测必要性

大坝安全监控的“大坝”常具有“水库”、“水利枢 纽”、“拦河坝”等综合性含义。 大坝安全监测--各种水工建筑物的安全监测。 监测的必要性：

设计、施工、运行复杂，失事后果严重 隐患病害和老化 ，掌握水工建筑物健康状态和有效寿命 反馈设计、施工和运行 防灾减灾

——大坝安全监控理论与应用 ——

大坝 (含灰坝、尾矿坝)

水井、基坑 码头 船闸、航道

堤防

水工建筑物

沟渠、渡槽 高边坡 地下洞室

水电站

涵洞、水闸

——大坝安全监控理论与应用 ——

大坝的寿命可分为运行初期、正常运行期和老化期三个阶 段。大坝运行初期和老化期，最容易出现问题。许多隐患

在施工期落下，运行期管理不当和环境变化常是诱因。大 坝 失 事 概 率

运行初期

正常运行期

老化期

坝龄

大坝各龄期失事概率示意

——大坝安全监控理论与应用 ——

溃坝数量100 200 300 400 500 600 0比例

1954 1956 1958 1960 1962 1964 1966 1968 1970 1972 1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000

100

120

20

40

60

80

0青海 海南 河北 浙江 云南 湖南 黑龙江 新疆 广西 辽宁 四川 宁夏 吉林 广东 陕西 福建 江苏 河南 湖北 山西 甘肃 贵州 内蒙 安徽 山东 江西 天津 北京

1954-2003年历年溃坝数量统计时间

70年代各省市自治区溃坝数占相应区域50年中溃坝数比例 ——大坝安全监控理论与应用 ——

90 80 70 60/座70 80

(1)防洪标准偏低 (2)坝基存在重大隐患 (3)坝体稳定安全系数偏低 (4)结构强度不满足要求 (5)裂缝规模大 (6)坝基、坝体扬压力偏高

50 40 3023 38 32 27

(7)泄洪建筑物损害严重 (8)混凝土老化显著 (9)近坝库岸边坡不稳定 (10)水库淤积严重10 5 10 10 10

20 10 0

14

(11)水工金属结构存在重大缺陷 (12)大坝监测设施项目或精度低

96座大、中型水电站大坝的主要缺陷和隐患

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事故原因占事故总数的百分数(%)

其他 护坡 滑坡

原因不明 洪水漫顶

沿管道渗漏

渗透破坏

206座土石坝事故原因占事故总数百分比30 25比 20 例

15 10 5 0裂缝 渗漏 冲刷及气蚀破坏 管涌 坝破失稳 其他

1000座病险水库事故类型分布——大坝安全监控理论与应用 ——

教训

1975年河南板桥、石漫滩两座大型水库、两座中 型水库和58座小型水库垮坝，致使29个县市1100 万亩农田遭受毁灭性灾害，冲毁铁路102km,直 接经济损失100亿元，死亡人数达9万人。这次垮 坝堪称是世界最大垮坝

惨剧； 1963年海河大水，5座中型水库垮坝，死亡达 1000多人； 1993年青海沟后小(一)型水库垮坝，死亡320余人。——大坝安全监控理论与应用 ——

教训

1864年，英国戴尔戴克水库在蓄水中发生裂缝垮坝，死亡250人， 800所房屋被毁。1889年，美国约翰斯敦水库洪水漫顶垮坝，死亡4000-10000人。 1959年，西班牙佛台特拉水库发生沉陷垮坝，死亡144人。 1959年，法国玛尔帕塞水库因地质问题发生垮坝，死亡421人。 1960年，巴西奥罗斯水库在施工期间被洪水冲垮，死亡1000人。 1961年，苏联巴比亚水库洪水漫顶垮坝，死亡145人。 1963年，意大利瓦伊昂拱坝水库失事，死亡2600人。 1967年，印度柯依那水库诱发地震，坝体震裂，死亡180人。 1979年，印度曼朱二号水库垮坝，死亡5000-10000人。

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1、法国马尔帕赛双曲拱薄拱坝坝高60m,底宽6.26m,顶 宽1.5m,修建在片麻岩上。1959 年12月2日，当水库接近满库时 45分钟内坝体突然崩溃。500名 士兵丧生，下游10km一城镇变 成废墟。

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坝下朝左岸视图

右岸残留坝体

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右岸残留坝体

右岸残留坝体

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失事原因：基础

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2、意大利瓦依昂水库滑坡坝高267m,是当时世界上最 高的双曲拱坝。库区蓄水后， 山体突然以高达25-30m/s 的速度下滑，近2亿方土石迅速 淤满水库，掀起高过坝顶100 余米的涌浪，冲毁下游3km处 的村镇，造成3000人死亡，水 库变为石库。

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水库变为石库——大坝安全监控理论与应用 ——

3、青海沟后大坝失事大坝长265m,上游坡1∶1.6,下 游坡1∶1.5,下游坡设有两道马道。 面板厚30~60cm,面板纵缝间距：河 床部位14m,两岸7m,高程3255m 处设一道水平缝，单层钢筋设于面板中 部，配筋率0.35%~0.5%。坝顶有 5m高的混凝土防浪墙。 1989年9月完工，10月下闸蓄水， 历时四年多。1992年9月底通过竣工 验收。

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